1. 研究目的与意义

近年来，随着社会现代化的发展，我国立体仓库大量涌现。以及各个场合度需要节省空间，所以货品等需要摆放的位置较高，所以我们需要一种合适的机器帮助去实现高空物品的取放。高空取料机适用于单人作业，主要应用于展厅、商场、超市、办公、仓库、居家等小型物件的存取、摆放。人们通过高空取料机实现物品的转移与摆放，但是一般的高空取料机的性能要求可能达不到其要求，因为某些场合所需要的高度更高，所以我们需要要求更高的三级门架全电动高空取料机。

三级门架全电动高空取料机相比二级门架高空取料机上升的高度更高，以及更加方便，而且不像半电动高空取料机一样需要人力去推动，才能实现取料车的移动，全电动高空取料机相对半电动，具有驱动行进，自动转向功能，操作更加简便、安全高效，并且适用的范围更大。我们应该对其进行优化和创新去促进高空取料机的发展，所以高空取料机结构设计和校核具有重要的理论和现实意义。

2. 课题关键问题和重难点

设计三级门架全电动高空取料机的重难点在于其结构设计和控制设计方面，我们必须克服这些难题，才能更好的把高空取料机设计好。总之，我们要保证高空取料机轻质高效，满足安全性能方面以及使用寿命等方面的要求，以及需要满足技术参数及工作性能的要求。

关键问题：

1.三级门架如何运行联动，使其协调工作。驱动装置和减速装置如何协调的使下降和上升过程均匀、平稳。

3. 国内外研究现状（文献综述）

高空取料机适用于单人作业，主要应用于展厅、商场、超市、办公、仓库、居家等小型物件的存取、摆放。人们通过高空取料机实现物品的转移与摆放，操作更加简便、安全高效。本课题主要设计一款三级门架全电动高空取料机，并对其结构进行校核及优化。如何对其进行优化和创新去促进高空取料机的发展，所以高空取料机结构设计和校核具有重要的理论和现实意义。

2.高空取料机介绍

高空取料机是用来存取和摆放高空中的小型物件，高空取料机分为三级门架全电动高空取料机（图1）、二级门架全电动高空取料机、三级门架半电动高空取料机、双门架半电动高空取料机。半电动取料机与全电动取料机的功能类似，唯一的区别就在于驱动装置。半电动高空取料机是没有驱动装置的，只有最基本的承重轮和方向轮，所以半电动高空取料机的移动是需要人力来进行推动的。而全电动高空取料机是有驱动装置的，所以三级门架全电动高空取料机效率更高，操作更方便，适用范围更大，更加安全可靠。

图.1.三级门架全电动高空取料机

图.3.三级门架半电动高空取料机

图.4.二级门架半电动高空取料机

图.5.二级门架全电动高空取料机

3三级门架全电动高空取料机介绍

3.1结构简介

三级门架高空取料机采用钢作为主体材料，可以提升3倍的高度[1.3]， 高空取料机必须具有紧凑的外形设计，使平台可以通过通道或低矮门洞。门架上升的方式由液压泵推动液压缸提供实现提升[2]。该高空取料机采用单向伸缩式两级升降油缸的三级门架。它的结构要点是，升降油缸的中筒缸和内筒缸相对于外筒缸的伸缩方向相同（图2）；在工作平台上装有动链轮6，升降缸内筒的顶部链轮架上装有链轮3，起重链4的一端股固定在外缸筒的外壁上，另一端绕过链轮3、链轮4再固定于链轮架的适当位置上。门立柱的断面形式和滚轮布置如图2所示。

3.2三级门架动作原理

工作有从升降缸外缸底部经节流阀进入缸体内腔，使外、中、内三缸筒的内腔均充满油，然后有外负载的作用而产生油压。由于中筒缸的作用面积大于内筒缸的作用面积，所以压力油先将中筒缸连同内缸筒一起顶出，并提起内门架，直至走完中筒缸的行程，这时中筒缸底部的限位块以及碰到外缸筒上部的限位装置而不再伸出，则在压力油继续作用下内缸筒继续上升，由于内门架底部的限位块与中门架上部的限位块相碰，因而带着中门架一起上升，直到升降油缸的内筒缸走完行程[4]，这时工作平台已达到最大上升高度。为保证三级门架按先为内门架，然后中门架的顺序上升和下降，应设为有顺序控制机构。

图.6.带三级升降油缸的三级门架

3.3三级门架控制设计

三级门架全电动高空取料机是利用电机带动液压泵来推动液压缸实现货物的升高[2]。通过叶片泵是液压油形成一定的压力，经滤油器，电磁换向阀、节流阀、液控阀平衡阀进入液压缸下端，使液压缸的活塞想上运动，提升重物。

重物下降的时候（液压缸的活塞向下运动）。液压油经电磁换向阀进入液压缸上端，液压缸下端回油经平衡阀、液控单向阀、节流阀、隔爆型电磁换向阀回到油箱。为使重物下降平稳，制动安全可靠，在回油路上设置平衡阀，平衡油路，保持压力，使下降速度不受重物而产生变化，由节流阀调节流量，控制升降速度。为使制动安全可靠，防止意外，增加液控单向阀，即液压锁，保证在液压管线意外爆裂时能安全自锁。以及安装超载声控报警器，用以区别超载或设备故障。

1.单作用液压缸 2.单向节流阀 3.单向阀 4.溢流阀 5.电动机

6.油箱 7.齿轮泵 8.压力表 9.节流阀 10.电磁支撑阀

图. 7.液压控制原理图

4.现代设计方法对机械设计的影响

相对于传统的设计方法，现代设计方法更加方便适用，现代设计是过去传统设计的延伸和发展，是传统设计的深入、丰富和完善，随着设计实践经验的积累，设计理念的发展和科学的进步，特别是计算机的高速发展，设计工作和对机械产品的设计过程产生了质的飞越。传统的设计是必须将物体制造出来实验才知道该设计是否成功，但现代的设计可先通过CAD[4]和SolidWorks[5]进行仿真，检查该设计是否合理，之后再做出样品进行实体检测，最后进行测试优化。比传统的设计所需要的时间更短、效率更高。

文献

[1]卓沃工业设备（上海）有限公司。ZW41299三级门架全电动高空取料机.[EB/OL]。 http://www.zowosh.com/mall/show.php?itemid=311。

[2]王积伟 章宏甲.液压传动第二版[M]。北京：机械工业出版社。

[3]成大先等。《机械设计手册》第一卷［M］。5版.北京:化学工业出版社,2004。

[4]叉车的三级门架美国专利，专利号3638.761>。

4. 研究方案

设计方案：三级门架动作利用液压油的压力带动中间门架上升，当中间门架上升到最高时，在压力油的作用下接着使内门架上升。三级门架传动采用轴承传动、链轮连接，采用钢结构做框架，蓄电池组传输动力，液压泵推动液压缸进行提升和下降，采用单向阀进行安全保护。

研究方案：1结构确立-三级门架，可提升3倍的高度，提升高度更高，可以更广泛的应用更多的场合，适用性更强。

5. 工作计划

毕业设计前一学期末完成英文翻译，收集、查阅、文献资料并准备开题报告。

第1周 完成英文翻译，并且提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译文和原文均上传至毕业设计管理系统,译文封面用标准模板。以及开始查阅文献资料，撰写开题报告。

第2周 开题报告经指导老师批阅合格并确认后，开题报告封面用标准模板，上传至毕业设计管理系统。学习solidworks软件的基本应用，保证能够利用其进行二维以及三维建模。